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JP6908027B2 - Motion measuring device, information processing device and motion measuring method - Google Patents
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JP6908027B2 - Motion measuring device, information processing device and motion measuring method - Google Patents

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Description

本技術は、例えばユーザの身体動作を計測する運動計測装置、情報処理装置及び運動計測方法に関する。 The present technology relates to, for example, a motion measuring device, an information processing device, and a motion measuring method for measuring a user's body movement.

近年、スポーツ科学、人間科学等の分野において、人や物体の運動を解析する装置の開発が進められている。この種の装置としては、検出対象に取り付けられた加速度センサやジャイロセンサ等の出力から運動を計測する慣性センサ式、検出対象に取り付けられた複数のマーカをカメラで撮影し、そのカメラ画像を処理して運動を計測する光学式等が知られている。 In recent years, in the fields of sports science, human science, etc., the development of a device for analyzing the movement of a person or an object has been promoted. This type of device is an inertial sensor type that measures motion from the output of an acceleration sensor or gyro sensor attached to the detection target, and multiple markers attached to the detection target are photographed with a camera and the camera image is processed. An optical type that measures motion is known.

例えば特許文献1には、ゴルフクラブ等のスイングを検出するセンサ部の出力データに基づいてスイング特徴情報を演算し、当該スイング特徴情報と基準スイング特徴情報とを比較して、その比較結果を表示部に表示し、あるいは音、音声メッセージ、音楽等で出力するスイング解析装置が開示されている。 For example, in Patent Document 1, swing feature information is calculated based on the output data of a sensor unit that detects a swing of a golf club or the like, the swing feature information is compared with the reference swing feature information, and the comparison result is displayed. A swing analysis device that displays on a unit or outputs a sound, a voice message, music, or the like is disclosed.

特開2015−57193号公報JP 2015-57193

しかしながら特許文献1に記載のスイング解析装置においては、スイング開始から終了までの一連の動作の全体からスイング特徴情報を演算するものであるため、スイング動作の過程で時々刻々と変化するクラブの姿勢や軌道の良否を直感的に把握することが困難である。 However, in the swing analysis device described in Patent Document 1, since the swing feature information is calculated from the entire series of movements from the start to the end of the swing, the posture of the club that changes from moment to moment in the process of the swing movement It is difficult to intuitively grasp the quality of the orbit.

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる運動計測装置、情報処理装置及び運動計測方法を提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present technology is to provide a motion measuring device, an information processing device, and a motion measuring method capable of more intuitively grasping the motion posture and the trajectory of the detection target.

本技術の一形態に係る運動計測装置は、検出部と、制御部と、出力部とを具備する。
上記検出部は、検出対象に取り付けられ、空間内で運動する上記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する。
上記制御部は、上記速度関連情報に基づいて上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。
上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。
The motion measuring device according to one embodiment of the present technology includes a detection unit, a control unit, and an output unit.
The detection unit is attached to the detection target and detects speed-related information related to the time change of the speed of the detection target in the triaxial direction, which moves in space.
The control unit extracts a kinematic feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities to be detected based on the velocity-related information.
The output unit generates a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.

上記運動計測装置において、出力部は、検出対象の運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成するように構成されているため、ユーザにとって検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる。
ここで、知覚可能な計測信号としては、聴覚、視覚、触覚等によりユーザが識別可能な種々の信号を意味し、典型的には、音波、光、振動等が挙げられる。
In the motion measuring device, the output unit is configured to generate a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount of the detection target, so that the user can more intuitively understand the motion posture and trajectory of the detection target. Can be grasped.
Here, the perceptible measurement signal means various signals that can be identified by the user by hearing, sight, touch, etc., and typically includes sound waves, light, vibration, and the like.

上記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを上記運動特徴量として抽出し、上記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を上記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成するように構成されてもよい。この場合、上記出力部は、上記変調信号に基づいて上記計測信号を生成する。
これにより、複数の運動学的物理量に基づく検出対象の動きをユーザに直感的に提示することができる。
The control unit extracts the first kinematic physical quantity and the second kinematic physical quantity as the kinematic feature quantity, and outputs the first measurement signal corresponding to the first kinematic physical quantity to the second. It may be configured to generate a modulated signal modulated by a second measurement signal corresponding to the kinematic physical quantity of. In this case, the output unit generates the measurement signal based on the modulation signal.
As a result, the movement of the detection target based on a plurality of kinematic physical quantities can be intuitively presented to the user.

上記制御部は、上記運動特徴量を抽出する演算部と、上記変調信号を生成する変調部とを有してもよい。 The control unit may include a calculation unit for extracting the motion feature amount and a modulation unit for generating the modulation signal.

上記第1及び第2の運動学的物理量は特に限定されない。例えば、上記制御部は、上記検出対象の接線速度を上記第1の運動学的物理量として抽出するように構成されてもよい。また、上記制御部は、上記検出対象の加速度、法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを上記第2の運動学的物理量として抽出するように構成されてもよい。 The first and second kinematic physical quantities are not particularly limited. For example, the control unit may be configured to extract the tangential velocity of the detection target as the first kinematic physical quantity. Further, the control unit may be configured to extract at least one of the acceleration, the normal acceleration and the motion elevation angle of the detection target as the second kinematic physical quantity.

上記出力部の構成は特に限定されず、例えば発音素子あるいは発光素子を含んでもよい。この場合、上記計測信号として、上記運動特徴量に応じて音階や音色、音量等が変化する音波が、あるいは上記運動特徴量に応じて色や強度、発光パターン等が変化する光が、それぞれ上記計測信号として生成される。 The configuration of the output unit is not particularly limited, and may include, for example, a sounding element or a light emitting element. In this case, as the measurement signal, sound waves whose scale, timbre, volume, etc. change according to the motion feature amount, or light whose color, intensity, light emission pattern, etc. change according to the motion feature amount, respectively, are described above. Generated as a measurement signal.

上記検出部の構成も特に限定されず、例えば上記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含んでもよいし、これに加えて、上記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットを含んでもよい。 The configuration of the detection unit is also not particularly limited, and may include, for example, an acceleration sensor unit that detects acceleration in the three axes, or may include an angular velocity sensor unit that detects angular velocities around the three axes. good.

本技術の一形態に係る情報処理装置は、制御部を具備する。
上記制御部は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する。
The information processing device according to one form of the present technology includes a control unit.
The control unit extracts motion features including one or more kinematic physical quantities of the detection target based on the speed-related information related to the time change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions. Then, a control signal for controlling an output unit capable of generating a perceptible measurement signal that changes according to the above-mentioned kinematic feature quantity is generated.

上記情報処理装置は、上記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備してもよい。 The information processing device may further include a detection unit that acquires the speed-related information.

本技術の他の形態に係る情報処理装置は、制御部と、出力部とを具備する。
上記制御部は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。
上記出力部は、上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する。
The information processing device according to another embodiment of the present technology includes a control unit and an output unit.
The control unit extracts a motion feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities of the detection target based on the velocity-related information related to the time change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions. do.
The output unit generates a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.

本技術の一形態に係る運動計測方法は、空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得することを含む。
上記速度関連情報に基づいて、上記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量が抽出される。
上記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号が生成される。
The motion measurement method according to one embodiment of the present technology includes acquiring velocity-related information related to a time change of the velocity of a detection target moving in space in the three axial directions.
Based on the velocity-related information, a motor feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities to be detected is extracted.
A perceptible measurement signal that changes according to the above-mentioned motor features is generated.

以上のように、本技術によれば、検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
As described above, according to the present technology, it is possible to more intuitively grasp the motion posture and trajectory of the detection target.
The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.

本技術の一実施形態に係る運動計測装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the motion measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this technique. 上記運動計測装置の適用例を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the application example of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における検出部の構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the structure of the detection part in the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置のシステム構成図である。It is a system block diagram of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置の主要部分の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic structure of the main part of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the arithmetic circuit in the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the arithmetic circuit in the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the arithmetic circuit in the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における演算回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the arithmetic circuit in the said motion measuring apparatus. 法線加速度及び運動仰角の算出方法を説明する図である。It is a figure explaining the calculation method of the normal acceleration and the motion elevation angle. 上記運動計測装置の作用を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the operation of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における信号発生回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the signal generation circuit in the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置における信号発生回路の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the structure of the signal generation circuit in the said motion measuring apparatus. 上記運動計測システムの動作例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation example of the said motion measurement system. 上記運動計測装置の作用を説明する図である。It is a figure explaining the operation of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置の一作用を説明する図である。It is a figure explaining one operation of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置の一作用を説明する図である。It is a figure explaining one operation of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置の一作用を説明する図である。It is a figure explaining one operation of the said motion measuring apparatus. 上記運動計測装置の一作用を説明する図である。It is a figure explaining one operation of the said motion measuring apparatus. 本技術の第2の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motion measuring apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this technique. 上記運動計測システムの典型的な動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the typical operation example of the said motion measurement system. 本技術の第3の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motion measuring apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this technique. 本技術の第4の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motion measuring apparatus which concerns on 4th Embodiment of this technique. 本技術の第5の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motion measuring apparatus which concerns on 5th Embodiment of this technique. 本技術の第6の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motion measuring apparatus which concerns on 6th Embodiment of this technique. 本技術の第7の実施形態に係る運動計測装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the motion measuring apparatus which concerns on 7th Embodiment of this technique.

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments relating to the present technology will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
[装置概要]
図1は、本技術の一実施形態に係る運動計測装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、運動計測装置の適用例を説明する模式図である。
<First Embodiment>
[Device overview]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a motion measuring device according to an embodiment of the present technology. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an application example of the motion measuring device.

本実施形態の運動計測装置1は、図1に示すように、検出部10と、制御部20と、出力部30とを有する。運動計測装置1は、空間内における検出対象の各種運動学的物理量を計測し、その計測結果に応じて異なる音や光等の知覚可能な信号を出力するように構成される。特に本実施形態の運動計測装置1は、検出部10と制御部20とを有するセンサデバイス1Aと、出力部30を有する端末装置1Bとにより構成される。 As shown in FIG. 1, the motion measuring device 1 of the present embodiment includes a detection unit 10, a control unit 20, and an output unit 30. The motion measuring device 1 is configured to measure various kinematic physical quantities to be detected in space and output perceptible signals such as different sounds and lights according to the measurement results. In particular, the motion measuring device 1 of the present embodiment is composed of a sensor device 1A having a detection unit 10 and a control unit 20, and a terminal device 1B having an output unit 30.

センサデバイス1Aは、ユーザUの検出対象部位に装着可能に構成される。端末装置1Bは、センサデバイス1Aと無線や有線で通信可能に構成され、典型的には、スマートホンや携帯電話、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)等の携帯情報端末で構成される。 The sensor device 1A is configured to be mountable on the detection target portion of the user U. The terminal device 1B is configured to be able to communicate wirelessly or by wire with the sensor device 1A, and is typically composed of a mobile information terminal such as a smart phone, a mobile phone, or a notebook PC (personal computer).

本実施形態では例えば図2に示すように、ピッチング練習をするユーザUのボールを持つ腕にセンサデバイス1Aが装着される。センサデバイス1Aは、ユーザUの運動開始(投球開始)から運転終了(投球終了)までの運動学的物理量を所定時刻ごとに又は連続的に抽出して端末装置1Bへ送信するように構成される。端末装置1Bは、上記運動学的物理量から取得される腕の接線速度や法線加速度等の計測結果に対応する情報を、音や光等の知覚可能な計測信号SwとしてユーザUへ報知するように構成される。 In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2, the sensor device 1A is attached to the arm holding the ball of the user U who practices pitching. The sensor device 1A is configured to extract the kinematic physical quantity from the start of exercise (start of pitching) to the end of operation (end of pitching) of the user U at predetermined time intervals or continuously and transmit it to the terminal device 1B. .. The terminal device 1B notifies the user U of information corresponding to the measurement results such as the tangential velocity of the arm and the normal acceleration acquired from the kinematic physical quantity as a perceptible measurement signal Sw such as sound or light. It is composed of.

検出部10は、ユーザUに取り付け可能なバンドやフック等の装着具を有する筐体(図示略)と、当該筐体の内部に収容されたセンサモジュール(図3参照)とを備える。検出部10は、空間内で運動するユーザUの実空間座標(以下、グローバル座標系ともいう)の直交3軸(図2においてX、Y及びZ軸)方向における速度の時間変化に関連する速度関連情報Voを検出する。 The detection unit 10 includes a housing (not shown) having attachments such as a band and a hook that can be attached to the user U, and a sensor module (see FIG. 3) housed inside the housing. The detection unit 10 is a velocity related to a time change of velocity in three orthogonal axes (X, Y and Z axes in FIG. 2) of the real space coordinates (hereinafter, also referred to as a global coordinate system) of the user U moving in space. Related information Detects Vo.

検出対象としてのユーザUには、ユーザ自身だけでなく、ユーザが使用する運動器具が含まれる。検出対象がユーザ自身である場合、より具体的には、センサデバイス1Aが取り付けられる身体の一部(例えば、腕や足、頭部、腰部等)が検出対象に相当する。センサデバイス1Aはユーザの身体に直接取り付けられる場合に限られず、衣服や帽子、靴、グラブ(手袋)、リストバンド、ベルト等、ユーザと一体となって運動する部位に取り付けられてもよい。
一方、運動器具としては、例えば、ユーザが手に持って使用するクラブやバット、ラケット、バトン等の競技用器具等が挙げられる。
The user U as a detection target includes not only the user himself but also the exercise equipment used by the user. When the detection target is the user himself / herself, more specifically, a part of the body (for example, arms, legs, head, waist, etc.) to which the sensor device 1A is attached corresponds to the detection target. The sensor device 1A is not limited to being directly attached to the user's body, and may be attached to a part that moves together with the user, such as clothes, a hat, shoes, a glove (glove), a wristband, and a belt.
On the other hand, examples of the exercise equipment include competition equipment such as clubs, bats, rackets, and batons that the user holds and uses.

図3は、検出部10の構成を示す概略斜視図である。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing the configuration of the detection unit 10.

検出部10は、ローカル座標系における直交3軸方向(図3においてx、y及びz軸)の加速度を検出する加速度センサユニット12を含む慣性センサモジュール11を有する。検出部10は、図3に示すように上記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニット13をさらに含んでもよい。検出部10は、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13の出力を、検出対象の速度関連情報Voとして所定のサンプリング周期(例えば0.1〜1msec)で制御部20へ出力する。サンプリング周期を0.1msec以上とすることで、例えば200km/hで移動する検出対象に対して約1cmの距離分解能を得ることができる。また、サンプリング周期を1msec以下とすることで、ほとんどの一般的な使用に対して実用に供することができる。 The detection unit 10 has an inertial sensor module 11 including an acceleration sensor unit 12 that detects accelerations in three orthogonal axis directions (x, y, and z axes in FIG. 3) in the local coordinate system. As shown in FIG. 3, the detection unit 10 may further include an angular velocity sensor unit 13 that detects the angular velocity around the three axes. The detection unit 10 outputs the outputs of the acceleration sensor unit 12 and the angular velocity sensor unit 13 to the control unit 20 at a predetermined sampling period (for example, 0.1 to 1 msec) as speed-related information Vo to be detected. By setting the sampling period to 0.1 msec or more, it is possible to obtain a distance resolution of about 1 cm for a detection target moving at 200 km / h, for example. Further, by setting the sampling period to 1 msec or less, it can be put into practical use for most general uses.

加速度センサユニット12は、x、y及びz軸方向の加速度(以下、ローカル座標系における加速度成分ともいう)をそれぞれ検出する加速度センサ12x,12y,12zを含む。加速度センサ12x〜12zとしては、ピエゾ抵抗型、圧電型、静電容量型、電磁誘導型等、どのようなタイプのセンサであってもよい。 The acceleration sensor unit 12 includes acceleration sensors 12x, 12y, and 12z that detect accelerations in the x, y, and z-axis directions (hereinafter, also referred to as acceleration components in the local coordinate system), respectively. The acceleration sensor 12x to 12z may be any type of sensor such as a piezoresistive type, a piezoelectric type, a capacitance type, and an electromagnetic induction type.

角速度センサユニット13は、x、y及びz軸まわりの角速度(以下、ローカル座標系における角速度成分ともいう)をそれぞれ検出する角速度センサ13x,13y,13zを有する。角速度センサ13x〜13zには、典型的には振動型ジャイロセンサが用いられるが、これ以外にも、回転コマジャイロセンサ、レーザリングジャイロセンサ、ガスレートジャイロセンサ等が用いられてもよい。 The angular velocity sensor unit 13 has angular velocity sensors 13x, 13y, 13z for detecting angular velocities around the x, y and z axes (hereinafter, also referred to as angular velocity components in the local coordinate system), respectively. A vibrating gyro sensor is typically used for the angular velocity sensors 13x to 13z, but a rotating top gyro sensor, a laser ring gyro sensor, a gas rate gyro sensor, or the like may also be used.

なお図示の例では、各軸の加速度センサ12x〜12z及び角速度センサ13x〜13zが個別に構成されているが、これに限らず、加速度センサ12及び角速度センサ13は、2軸方向又は3軸方向の加速度あるいは角速度を同時に検出できる単一のセンサをそれぞれ含んでもよい。 In the illustrated example, the acceleration sensors 12x to 12z and the angular velocity sensors 13x to 13z of each axis are individually configured, but the acceleration sensor 12 and the angular velocity sensor 13 are not limited to this, and the acceleration sensor 12 and the angular velocity sensor 13 are in the biaxial direction or the triaxial direction. Each may include a single sensor capable of simultaneously detecting the acceleration or angular velocity of the.

回路基板14は、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13を共通に支持する。これに限られず、回路基板14は、センサユニット12,13毎に異なる基板で構成されてもよい。また回路基板14には図示せずとも、センサユニット12,13を駆動する駆動回路やこれらセンサユニット12,13の出力を処理する信号処理回路が搭載されてもよい。 The circuit board 14 commonly supports the acceleration sensor unit 12 and the angular velocity sensor unit 13. Not limited to this, the circuit board 14 may be composed of a different board for each of the sensor units 12 and 13. Further, although not shown, the circuit board 14 may be equipped with a drive circuit for driving the sensor units 12 and 13 and a signal processing circuit for processing the outputs of the sensor units 12 and 13.

信号処理回路としては、加速度センサユニット12から速度情報を得るための積分回路、角速度センサユニット13から角度情報(回転角成分)を得るための角度算出回路、重力成分を除去するためのフィルタ回路、xyz座標系をXYZ座標系に変換する座標変換回路、これらの回路を制御するコントローラ等が挙げられる。なおこれらの信号処理回路の一部又は全部は、制御部20に設けられてもよい。 The signal processing circuit includes an integrating circuit for obtaining speed information from the acceleration sensor unit 12, an angle calculation circuit for obtaining angle information (rotation angle component) from the angular velocity sensor unit 13, and a filter circuit for removing the gravity component. Examples include a coordinate conversion circuit that converts the xyz coordinate system into the XYZ coordinate system, a controller that controls these circuits, and the like. A part or all of these signal processing circuits may be provided in the control unit 20.

制御部20は、検出部10から出力される速度関連情報Voに基づいて、ユーザUの1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する。 The control unit 20 extracts a kinematic feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities of the user U based on the velocity-related information Vo output from the detection unit 10.

運動学的物理量とは、典型的には、速度や角速度、又はこれらの時間微分値(加速度、角加速度等)あるいはこれらの時間積分値(距離、角度等)等の物理量を意味する。また、これら物理量から算出される各種の物理量(接線速度、接線加速度、法線加速度、運動仰角等)が含まれる。 The kinematic physical quantity typically means a physical quantity such as velocity, angular velocity, their time derivative values (acceleration, angular acceleration, etc.) or their time integral values (distance, angle, etc.). In addition, various physical quantities (tangential velocity, tangential acceleration, normal acceleration, motion elevation angle, etc.) calculated from these physical quantities are included.

制御部20は、検出部10から出力される速度関連情報Voから、1又は複数の運動学的物理量を演算し、その演算結果に応じて出力部30を制御するための制御信号S0を生成する情報処理装置として構成される。制御信号S0は、時々刻々と変化する運動特徴量に応じて時間変化する信号である。制御信号S0は、単一の運動学的物理量(例えば接線速度)の大きさに応じて変化する信号であってもよいし、当該運動学的物理量を他の運動学的物理量(例えば法線加速度、仰角等)で周波数や強度、波形等が変調された信号であってもよい。制御部20において生成された制御信号S0は、出力部30へ送信される。 The control unit 20 calculates one or a plurality of kinematic physical quantities from the speed-related information Vo output from the detection unit 10, and generates a control signal S0 for controlling the output unit 30 according to the calculation result. It is configured as an information processing device. The control signal S0 is a signal that changes with time according to the amount of motion features that changes from moment to moment. The control signal S0 may be a signal that changes according to the magnitude of a single kinematic physical quantity (for example, tangential speed), or the kinematic physical quantity may be changed to another kinematic physical quantity (for example, normal acceleration). , Elevation angle, etc.) may be a signal whose frequency, intensity, waveform, etc. are modulated. The control signal S0 generated by the control unit 20 is transmitted to the output unit 30.

出力部30は、制御信号S0に基づき、ユーザUの運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号Swを出力するように構成される。すなわち計測信号Swは、聴覚、視覚、触覚等によりユーザが識別可能な種々の信号であり、典型的には、可聴域の音波、可視光、振動、あるいはこれら2つ以上の組み合わせ等が挙げられる。このような計測信号Swを出力するため、出力部30は、スピーカやブザー等の発音素子やLED(Light Emitting Diode)等の発光素子、あるいは振動モータ等の振動発生素子等を含む。 The output unit 30 is configured to output a perceptible measurement signal Sw that changes according to the motion feature amount of the user U based on the control signal S0. That is, the measurement signal Sw is various signals that can be identified by the user by hearing, sight, touch, etc., and typically includes sound waves in the audible range, visible light, vibration, or a combination of two or more of these. .. In order to output such a measurement signal Sw, the output unit 30 includes a sounding element such as a speaker and a buzzer, a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode), a vibration generating element such as a vibration motor, and the like.

制御部20において生成される制御信号S0は、時々刻々と変化する運動特徴量に応じて計測信号Swを変化させるように出力部30の駆動を制御する。具体的に、出力部30は、計測信号Swが音波の場合、運動特徴量に応じて音階や音色、音量等を変化させ、計測信号Swが光の場合、運動特徴量に応じて色(波長)や強度、発光パターン等を変化させる。さらに計測信号Swが振動の場合、出力部30は、運動特徴量に応じて大きさや方向、発振パターン等を変化させる。 The control signal S0 generated by the control unit 20 controls the drive of the output unit 30 so as to change the measurement signal Sw according to the momentarily changing motion feature amount. Specifically, when the measurement signal Sw is a sound wave, the output unit 30 changes the scale, timbre, volume, etc. according to the motion feature amount, and when the measurement signal Sw is light, the color (wavelength) is changed according to the motion feature amount. ), Intensity, light emission pattern, etc. Further, when the measurement signal Sw is vibration, the output unit 30 changes the size, direction, oscillation pattern, etc. according to the amount of motion features.

典型的には、ユーザUの運動開始から運動終了までの一連の動作の過程で運動特徴量は時々刻々と変化する。このため、出力部30において出力される計測信号Swは一定ではなく、連続的あるいは間欠的にその出力態様が変化する。したがってユーザUは、この計測信号Swを知覚することで、例えば図2に示すピッチング練習において、腕を振る速度や振り方(ピッチングフォーム)の変化等をより直感的に把握することが可能となる。 Typically, the motion feature amount changes from moment to moment in the process of a series of motions from the start of the motion to the end of the motion of the user U. Therefore, the measurement signal Sw output by the output unit 30 is not constant, and its output mode changes continuously or intermittently. Therefore, by perceiving the measurement signal Sw, the user U can more intuitively grasp the change in the swinging speed and the swinging method (pitching form) in the pitching practice shown in FIG. 2, for example. ..

以下、本実施形態に係る運動計測装置1の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the motion measuring device 1 according to the present embodiment will be described.

[基本構成]
図4は、運動計測装置1のシステム構成図であり、図5はその主要部分の基本構成を示すブロック図である。運動計測装置1は、センサデバイス1Aと端末装置1Bとを含む計測システムを構成する。
[Basic configuration]
FIG. 4 is a system configuration diagram of the motion measuring device 1, and FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of a main part thereof. The motion measuring device 1 constitutes a measuring system including a sensor device 1A and a terminal device 1B.

(センサデバイス)
センサデバイス1Aは、検出部10と、制御部20と、送受信部101と、内部電源102と、メモリ103と、電源スイッチ(図示略)を有する。
(Sensor device)
The sensor device 1A includes a detection unit 10, a control unit 20, a transmission / reception unit 101, an internal power supply 102, a memory 103, and a power supply switch (not shown).

検出部10は、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13が搭載された慣性センサモジュール11を有する(図3参照)。検出部10は、ユーザU(センサデバイス1A)の速度関連情報Voとして、所定のサンプリング周期で取得したローカル座標系における加速度成分及び角速度成分を制御部20へ逐次出力する。 The detection unit 10 has an inertial sensor module 11 on which the acceleration sensor unit 12 and the angular velocity sensor unit 13 are mounted (see FIG. 3). The detection unit 10 sequentially outputs the acceleration component and the angular velocity component in the local coordinate system acquired in a predetermined sampling cycle to the control unit 20 as the speed-related information Vo of the user U (sensor device 1A).

制御部20は、CPU(Central Processing Unit)や内部メモリを有するコンピュータ等の演算装置で構成され、センサデバイス1Aの動作を制御する。制御部20は、アナログ回路で構成されてもよい。制御部20は、主として、速度関連情報Voに基づいて、ユーザU(センサデバイス1A)の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、その運動特徴量に応じた制御信号S0を生成する。 The control unit 20 is composed of an arithmetic unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a computer having an internal memory, and controls the operation of the sensor device 1A. The control unit 20 may be composed of an analog circuit. The control unit 20 mainly extracts a kinematic feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities of the user U (sensor device 1A) based on the velocity-related information Vo, and controls signal S0 according to the kinematic feature quantity. To generate.

送受信部101は、例えば通信回路及びアンテナを含み、端末装置1B(送受信部404)との通信のためのインタフェースを構成する。送受信部101は、制御部20において生成された制御信号S0を含む出力信号を端末装置1Bへ送信することが可能に構成される。また送受信部101は、端末装置1Bから送信される制御部20の設定情報等を受信することが可能に構成される。 The transmission / reception unit 101 includes, for example, a communication circuit and an antenna, and constitutes an interface for communication with the terminal device 1B (transmission / reception unit 404). The transmission / reception unit 101 is configured to be capable of transmitting an output signal including the control signal S0 generated by the control unit 20 to the terminal device 1B. Further, the transmission / reception unit 101 is configured to be able to receive setting information and the like of the control unit 20 transmitted from the terminal device 1B.

送受信部101と送受信部201との間で行われる通信は、無線でもよく有線であってもよい。無線の通信は、電磁波(赤外線を含む)を利用した通信や、電界を利用した通信でもよい。具体的な方式としては、「Wi-Fi(登録商標)」、「Zigbee(登録商標)」、「Bluetooth(登録商標)」、「Bluetooth Low Energy」、「ANT(登録商標)」、「ANT+(登録商標)」、「EnOcean(登録商標)」などの数百MHz(メガヘルツ)から数GHz(ギガヘルツ)帯を利用する通信方式を例示することができる。NFC(Near Field Communication)等の近接無線通信でもよい。 The communication performed between the transmission / reception unit 101 and the transmission / reception unit 201 may be wireless or wired. Wireless communication may be communication using electromagnetic waves (including infrared rays) or communication using an electric field. Specific methods include "Wi-Fi (registered trademark)", "Zigbee (registered trademark)", "Bluetooth (registered trademark)", "Bluetooth Low Energy", "ANT (registered trademark)", and "ANT + ( A communication method using a band of several hundred MHz (megahertz) to several GHz (gigahertz) such as "registered trademark" and "EnOcean (registered trademark)" can be exemplified. Proximity wireless communication such as NFC (Near Field Communication) may be used.

内部電源102は、センサデバイス1Aの駆動に必要な電力を供給する。内部電源102には、一次電池や二次電池等の蓄電素子が用いられてもよいし、振動発電や太陽発電等の発電素子、無給電手段をも含むエネルギーハーベスティング技術が用いられてもよい。特に本実施形態では、動きのある検出対象を測定対象とするものであるから、内部電源102として振動発電デバイス等の環境発電デバイスが好適である。 The internal power supply 102 supplies the power required to drive the sensor device 1A. For the internal power supply 102, a power storage element such as a primary battery or a secondary battery may be used, or an energy harvesting technique including a power generation element such as vibration power generation or solar power generation and a non-power supply means may be used. .. In particular, in the present embodiment, since a moving detection target is the measurement target, an energy harvesting device such as a vibration power generation device is suitable as the internal power source 102.

メモリ104は、ROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等を有し、速度関連情報Voから制御信号S0を生成するためのプログラム等の制御部20によるセンサデバイス1Aの制御を実行するためのプログラム、各種パラメータあるいはデータを記憶する。 The memory 104 has a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like, and executes control of the sensor device 1A by a control unit 20 such as a program for generating a control signal S0 from the speed-related information Vo. Stores programs, various parameters or data for.

(端末装置)
端末装置1Bは、典型的には携帯情報端末で構成され、CPU401と、メモリ402と、内部電源403と、送受信部404と、カメラ405と、位置情報取得部(GPS(Global Positioning System)装置)406と、表示部407と、スピーカ408と、発光部409と、振動発生部410とを有する。
(Terminal device)
The terminal device 1B is typically composed of a personal digital assistant, and includes a CPU 401, a memory 402, an internal power supply 403, a transmission / reception unit 404, a camera 405, and a position information acquisition unit (GPS (Global Positioning System) device). It has a 406, a display unit 407, a speaker 408, a light emitting unit 409, and a vibration generating unit 410.

CPU401は、端末装置1Bの全体の動作を制御する。メモリ402は、ROM及びRAM等を有し、CPU401による端末装置1Bの制御を実行するためのプログラムや各種パラメータあるいはデータを記憶する。内部電源403は、端末装置1Bの駆動に必要な電力を供給するためのもので、典型的には、充放電可能な二次電池で構成される。 The CPU 401 controls the overall operation of the terminal device 1B. The memory 402 has a ROM, a RAM, and the like, and stores a program, various parameters, or data for executing the control of the terminal device 1B by the CPU 401. The internal power supply 403 is for supplying the electric power required for driving the terminal device 1B, and is typically composed of a rechargeable secondary battery.

送受信部404は、送受信部101と通信可能な通信回路及びアンテナを含む。送受信部404はさらに、無線LANや移動通信用の3Gや4GのネットワークNを用いて、他の携帯情報端末やサーバ等と通信可能に構成される。 The transmission / reception unit 404 includes a communication circuit and an antenna capable of communicating with the transmission / reception unit 101. The transmission / reception unit 404 is further configured to be able to communicate with other mobile information terminals, servers, etc. using a wireless LAN or a 3G or 4G network N for mobile communication.

表示部407は、例えばLCD(Liquid Crystal Display)やOLED(Organic Light Emitting Diode)で構成され、各種メニューやアプリケーションのGUI(Graphic User Interface)等を表示する。典型的には、表示部407は、タッチセンサを有し、ユーザのタッチ操作により、CPU401及び送受信部404を介してセンサデバイス1Aへ所定の設定情報を入力することが可能に構成される。 The display unit 407 is composed of, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or an OLED (Organic Light Emitting Diode), and displays a GUI (Graphic User Interface) of various menus and applications. Typically, the display unit 407 has a touch sensor, and is configured to be able to input predetermined setting information to the sensor device 1A via the CPU 401 and the transmission / reception unit 404 by a user's touch operation.

出力部30は、送受信部404を介して受信したセンサデバイス1Aからの制御信号S0に基づいて駆動され、ユーザUに知覚可能な計測信号Swを生成する。出力部30は、端末装置1Bに内蔵されているスピーカ408、発光部409、振動発生部410等の少なくとも1つで構成されてもよい。 The output unit 30 is driven based on the control signal S0 received from the sensor device 1A via the transmission / reception unit 404, and generates a measurement signal Sw perceptible to the user U. The output unit 30 may be composed of at least one such as a speaker 408, a light emitting unit 409, and a vibration generating unit 410, which are built in the terminal device 1B.

本実施形態において出力部30は、スピーカで構成される。出力部30は、スピーカ408で構成されてもよいし、スピーカ408とは別のスピーカで構成されてもよい。以下の説明では、出力部30がスピーカ408とは別のスピーカで構成される場合を例に挙げて説明する。 In the present embodiment, the output unit 30 is composed of a speaker. The output unit 30 may be composed of the speaker 408, or may be composed of a speaker different from the speaker 408. In the following description, a case where the output unit 30 is composed of a speaker different from the speaker 408 will be described as an example.

[制御部の基本構成]
続いて、センサデバイス1Aにおける制御部20の詳細について説明する。図5は、制御部20の基本構成を示すブロック図である。
[Basic configuration of control unit]
Subsequently, the details of the control unit 20 in the sensor device 1A will be described. FIG. 5 is a block diagram showing a basic configuration of the control unit 20.

制御部20は、図5に示すように、特徴量抽出部21と、運動認識部22とを有する。 As shown in FIG. 5, the control unit 20 includes a feature amount extraction unit 21 and a motion recognition unit 22.

特徴量抽出部21は、速度関連情報Voに基づいて、ユーザU(センサデバイス1A)の所定の運動学的物理量を算出することで運動特徴量を抽出し、その運動特徴量に応じた制御信号S0を生成する。
運動認識部22は、上記所定の運動学的物理量に基づいて、特定の運動パターンの有無等を抽出し、その出力を端末装置1Bへ送信して表示部407やメモリ402にその計測結果を表示あるいは記録するためのものである。なお運動認識部22の実装は任意であり、仕様等に応じて省略されてもよい。
The feature amount extraction unit 21 extracts a motion feature amount by calculating a predetermined kinematic physical quantity of the user U (sensor device 1A) based on the velocity-related information Vo, and a control signal corresponding to the motion feature amount. Generate S0.
The motion recognition unit 22 extracts the presence or absence of a specific motion pattern based on the predetermined kinematic physical quantity, transmits the output to the terminal device 1B, and displays the measurement result on the display unit 407 or the memory 402. Or it is for recording. The implementation of the motion recognition unit 22 is optional and may be omitted depending on the specifications and the like.

特徴量抽出部21は、演算回路211と、信号発生回路212とを有する。 The feature amount extraction unit 21 has an arithmetic circuit 211 and a signal generation circuit 212.

(演算回路)
演算回路211は、速度関連情報Voに基づいて、1又は複数の運動特徴量を抽出する演算部として構成される。演算回路211は、所定の運動特徴量として、接線速度(vt)、接線加速度(at)、法線加速度(an)、仰角(Vθ)等の複数の運動特徴量を算出する。
(Calculation circuit)
The calculation circuit 211 is configured as a calculation unit that extracts one or a plurality of motion features based on the velocity-related information Vo. Arithmetic circuit 211 as a predetermined motion feature amount, the tangential velocity (v t), the tangential acceleration (a t), the normal acceleration (a n), calculates a plurality of motion feature amounts such as elevation (V θ).

(演算回路の構成例1)
図6は、演算回路211の一構成例を示す運動計測システム101のブロック図である。
(Configuration example of arithmetic circuit 1)
FIG. 6 is a block diagram of the motion measurement system 101 showing a configuration example of the arithmetic circuit 211.

演算回路211は、積分器113と、絶対値算出回路114とを有する。本構成例においては、速度関連情報Voとして、加速度センサユニット12の出力信号が用いられる。 The arithmetic circuit 211 includes an integrator 113 and an absolute value calculation circuit 114. In this configuration example, the output signal of the acceleration sensor unit 12 is used as the speed-related information Vo.

積分器113は、ローカル座標系の加速度成分(ax、ay、az)を各軸について時間積分することで、速度成分(vX、vY、vZ)を抽出する。絶対値算出回路114は、速度成分(vX、vY、vZ)の絶対値(√(vx +vy +vz ))を算出することで、接線速度(vt)を求める。算出された接線速度(vt)は、第1の計測信号S1として信号発生回路212へ出力される。The integrator 113, the acceleration component of the local coordinate system (a x, a y, a z) to be to the integration time for each axis velocity component (v X, v Y, v Z) to extract. The absolute value calculation circuit 114 obtains the tangential velocity (v t ) by calculating the absolute value (√ (v x 2 + v y 2 + v z 2 )) of the velocity components (v X , v Y , v Z). .. The calculated tangential velocity (v t ) is output to the signal generation circuit 212 as the first measurement signal S1.

上記の例では、積分器113に入力される加速度センサユニット12の出力としてローカル成分における加速度成分(ax、ay、az)が用いられるが、当該加速度成分(ax、ay、az)をグローバル成分の加速度成分(aX、aY、aZ)とみなして絶対値(√(vX +vY +vZ ))を算出してもよい。あるいは、例えばユーザUの運動開始時における各軸の加速度成分を参照することで、グローバル座標系における加速度成分が抽出されてもよい。In the above example, the acceleration component in a local component as the output of the acceleration sensor unit 12 to be input to the integrator 113 (a x, a y, a z) but is used, the acceleration components (a x, a y, a The absolute value (√ (v X 2 + v Y 2 + v Z 2 )) may be calculated by regarding z) as the acceleration component (a X , a Y , a Z) of the global component. Alternatively, for example, the acceleration component in the global coordinate system may be extracted by referring to the acceleration component of each axis at the start of the movement of the user U.

出力部30は、発音素子31と、駆動回路32とを有する。駆動回路32は、制御信号S0に基づいて発音素子31を駆動し、発音素子31から計測信号Swとしての音波を発生させる。発振素子31としては振動板等、駆動回路32としてはボイスコイルモータ(VCM)等が挙げられる。 The output unit 30 includes a sounding element 31 and a drive circuit 32. The drive circuit 32 drives the sounding element 31 based on the control signal S0, and generates a sound wave as the measurement signal Sw from the sounding element 31. Examples of the oscillating element 31 include a diaphragm and the like, and examples of the drive circuit 32 include a voice coil motor (VCM).

(演算回路の構成例2)
図7は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム102のブロック図である。なお図7において図6と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
(Configuration example 2 of arithmetic circuit)
FIG. 7 is a block diagram of the motion measurement system 102 showing another configuration example of the arithmetic circuit 211. In FIG. 7, the parts corresponding to those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

演算回路211は、角度計算回路111と、座標回転回路112とをさらに有する。本構成例においては、速度関連情報Voとして、加速度センサユニット12と角速度センサユニット13の出力信号が用いられる。 The calculation circuit 211 further includes an angle calculation circuit 111 and a coordinate rotation circuit 112. In this configuration example, the output signals of the acceleration sensor unit 12 and the angular velocity sensor unit 13 are used as the speed-related information Vo.

角度計算回路111は、角速度センサユニット13から出力されるローカル座標系における角速度成分(ωx、ωy、ωz)から回転角成分(θx、θy、θz)を算出し、これを座標回転回路112に出力する。座標回転回路112は、上記回転角成分(θx、θy、θz)に基づいて加速度センサユニット12から出力されるローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)をグローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)を算出する。積分器113は、グローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)を各軸について時間積分して速度成分(vX、vY、vZ)を抽出する。絶対値算出回路114は、速度成分(vX、vY、vZ)の絶対値(√(vX +vY +vZ ))を算出することで、接線速度(vt)を求める。The angle calculation circuit 111 calculates the rotation angle component (θ x , θ y , θ z ) from the angular velocity component (ω x , ω y , ω z ) in the local coordinate system output from the angular velocity sensor unit 13, and calculates this. Output to the coordinate rotation circuit 112. Coordinate rotation circuit 112, the rotational angle component (θ x, θ y, θ z) of the acceleration component in the local coordinate system output from the acceleration sensor unit 12 on the basis of (a x, a y, a z) global coordinates Calculate the acceleration components (a X , a Y , a Z ) in the system. The integrator 113 extracts the velocity components (v X , v Y , v Z ) by time-integrating the acceleration components (a X , a Y , a Z ) in the global coordinate system for each axis. The absolute value calculation circuit 114 obtains the tangential velocity (v t ) by calculating the absolute value (√ (v X 2 + v Y 2 + v Z 2 )) of the velocity components (v X , v Y , v Z). ..

角度計算回路111においては、慣性航法の分野において一般的に用いられる姿勢計算手法が採用される。座標回転回路112は、角度計算回路111において算出された回転角成分に基づき、ローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)をグローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)に変換する。本構成例によれば、各軸まわりの回転成分を補償して各軸の速度成分(vX、vY、vZ)が算出されるため、接線速度(vt)をより高精度に算出することができる。In the angle calculation circuit 111, an attitude calculation method generally used in the field of inertial navigation is adopted. Coordinate rotation circuit 112 based on the rotation angle component calculated in the angle calculation circuit 111, the acceleration component in the local coordinate system (a x, a y, a z) acceleration components in the global coordinate system (a X, a Y, Convert to a Z). According to this configuration example, the velocity components (v X , v Y , v Z ) of each axis are calculated by compensating for the rotational components around each axis, so the tangential velocity (v t ) is calculated with higher accuracy. can do.

(演算回路の構成例3)
図8は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム103のブロック図である。なお図8において図6と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
(Configuration example 3 of arithmetic circuit)
FIG. 8 is a block diagram of the motion measurement system 103 showing another configuration example of the arithmetic circuit 211. In FIG. 8, the parts corresponding to those in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

演算回路211は、接線方向算出回路115と、法線方向加速度絶対値算出回路116とをさらに有する。法線方向算出回路115は、積分器113から出力される各軸の速度成分(vX、vY、vZ)に基づいて、ユーザU(センサデバイス1A)の接線方向(グローバル座標系における接線速度ベクトル)を算出する。法線方向加速度絶対値算出回路116は、積分器113から出力される各軸の速度成分(vX、vY、vZ)と、接線方向算出回路115から出力される接線速度ベクトル(速度vec)とに基づいて、接線速度ベクトルに直交する法線加速度(an)を算出する。The arithmetic circuit 211 further includes a tangential direction calculation circuit 115 and a normal direction acceleration absolute value calculation circuit 116. The normal direction calculation circuit 115 is based on the velocity components (v X , v Y , v Z ) of each axis output from the integrator 113, and is tangential to the user U (sensor device 1A) (tangent in the global coordinate system). Calculate the velocity vector). The normal direction acceleration absolute value calculation circuit 116 includes the velocity components (v X , v Y , v Z ) of each axis output from the integrator 113 and the tangential velocity vector (velocity vc) output from the tangential direction calculation circuit 115. ) and on the basis to calculate the normal acceleration (a n) which is perpendicular to the tangential velocity vector.

本例における運動計測システム103は、第2の計測信号として法線加速度(an)を算出し、この第2の計測信号S2aで第1の計測信号S1(接線速度(vt))を変調した制御信号S0を生成するべく、算出した法線加速度(an)を信号発生回路212に入力する。これにより、法線加速度(an)の大きさに応じた計測信号Swを発生させることができる。Movement measurement system 103 in this example calculates the normal acceleration (a n) as a second measurement signal, modulated at the second measurement signal S2a first measurement signal S1 (tangential velocity (v t)) to generate a control signal S0 and inputs the calculated normal acceleration (a n) to the signal generating circuit 212. Thus, it is possible to generate a measurement signal Sw corresponding to the magnitude of the normal acceleration (a n).

(演算回路の構成例4)
図9は、演算回路211の他の構成例を示す運動計測システム104のブロック図である。なお図9において図8と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
(Configuration example 4 of arithmetic circuit)
FIG. 9 is a block diagram of the motion measurement system 104 showing another configuration example of the arithmetic circuit 211. In FIG. 9, the parts corresponding to those in FIG. 8 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

演算回路211は、運動仰角算出回路117をさらに有する。運動仰角算出回路117は、接線方向算出回路115から出力される接線速度ベクトルに基づいて、運動仰角(φ)を算出する。 The calculation circuit 211 further includes a motion elevation angle calculation circuit 117. The motion elevation angle calculation circuit 117 calculates the motion elevation angle (φ) based on the tangential velocity vector output from the tangential direction calculation circuit 115.

本例における運動計測システム104は、第2の計測信号S2a,S2bとして法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を算出し、これら第2の計測信号S2a,S2bで第1の計測信号S1(接線速度(vt))を変調した制御信号S0を生成するべく、算出した法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を信号発生回路212に入力する。これにより、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)の大きさに応じた計測信号Swを発生させることができる。Movement measurement system 104 in the present embodiment, the second measurement signal S2a, calculates the normal acceleration (a n) and motion elevation (phi) as S2b, these second measurement signals S2a, a first measurement signal S2b S1 to generate a control signal S0 obtained by modulating (tangential velocity (v t)), and inputs the calculated normal acceleration (a n) and motion elevation (phi) to the signal generating circuit 212. Thus, it is possible to generate a measurement signal Sw corresponding to the magnitude of the normal acceleration (a n) and motion elevation (phi).

なお構成例3,4において、積分器113に入力される速度関連情報Vo(加速度成分(aX、aY、aZ))としては、構成例2のように加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13の双方から取得される(図7)。なおこれに限られず、構成例1のように加速度センサユニット12のみから速度関連情報Voが取得されてもよい(図6)。In the configuration examples 3 and 4, the velocity-related information Vo (acceleration components (a X , a Y , a Z )) input to the integrator 113 includes the acceleration sensor unit 12 and the angular velocity sensor unit as in the configuration example 2. Obtained from both of 13 (Fig. 7). Not limited to this, the speed-related information Vo may be acquired only from the acceleration sensor unit 12 as in the configuration example 1 (FIG. 6).

図10は、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)の算出方法を説明する図である。
グローバル座標系での任意の時刻における軌道上のセンサデバイス1Aの接線速度ベクトル、接線加速度ベクトル及び法線加速度ベクトルは、それぞれ図10のように示される。
法線加速度ベクトルは、加速度ベクトルの接線速度ベクトルと直交する成分(法線面に平行な成分)であり、運動仰角は、接線速度ベクトルとXY平面とのなす角から求めることができる。
Figure 10 is a diagram for explaining a method of calculating the normal acceleration (a n) and motion elevation (phi).
The tangential acceleration vector, the tangential acceleration vector, and the normal acceleration vector of the sensor device 1A on the orbit at an arbitrary time in the global coordinate system are shown as shown in FIG. 10, respectively.
The normal acceleration vector is a component orthogonal to the tangential velocity vector of the acceleration vector (a component parallel to the normal plane), and the motion elevation angle can be obtained from the angle formed by the tangent velocity vector and the XY plane.

すなわち図10に示すように、法線加速度ベクトルは、加速度ベクトルと軌道方向単位ベクトルから求めることができ((2)式参照)、軌道方向単位ベクトル及び運動仰角(φ)は、グローバル座標系における速度成分(vX、vY、vZ)から求めることができる((1)及び(3)式参照)。法線加速度(an)は、法線加速度ベクトルの絶対値をとることで算出される。なお、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)は、上記以外の方法で算出されてもよい。That is, as shown in FIG. 10, the normal acceleration vector can be obtained from the acceleration vector and the orbital direction unit vector (see equation (2)), and the orbital direction unit vector and the motion elevation angle (φ) are in the global coordinate system. It can be obtained from the velocity components (v X , v Y , v Z ) (see equations (1) and (3)). Normal acceleration (a n) is calculated by taking the absolute value of the normal acceleration vector. Incidentally, the normal acceleration (a n) and motion elevation (phi), may be calculated by a method other than the above.

図11A,Bは、構成例3,4の作用の一例を説明する模式図である。図11Aにおいて点線及び実線で示すセンサデバイス1Aの運動軌跡において、接線速度(vt)のみを参照して音を変調する構成例2は両者で同じ音の計測信号Swを出力する場合があるが、法線加速度(an)をも参照して音を変調することで、両者の区別が可能となる。
また、接線速度(vt)、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を参照する構成例4によれば、より多彩な計測が可能となる。例えば図11Bにおいて点線及び実線で示すセンサデバイス1Aの運動軌跡において、構成例3は両者で同じ音の計測信号Swを出力する場合があるが、構成例4によれば、両者で異なる音の計測信号Swを出力することができる。
11A and 11B are schematic views illustrating an example of the operation of the configuration examples 3 and 4. In the motion locus of the sensor device 1A shown by the dotted line and the solid line in FIG. 11A, the configuration example 2 in which the sound is modulated by referring only to the tangential velocity (v t) may output the measurement signal Sw of the same sound. , by modulating the sound also see the normal acceleration (a n), it is possible to distinguish one from the other.
Moreover, the tangential velocity (v t), according to the configuration example 4 that refers to the normal acceleration (a n) and motion elevation (phi), thereby enabling more versatile measurement. For example, in the motion locus of the sensor device 1A shown by the dotted line and the solid line in FIG. 11B, the configuration example 3 may output the same sound measurement signal Sw, but according to the configuration example 4, different sound measurements are performed. The signal Sw can be output.

(信号発生回路) (Signal generation circuit)

信号発生回路212は、演算回路211において算出された運動学的物理量に基づき、出力部30を駆動して計測信号Swを発生させるための制御信号S0を生成する。本実施形態において出力部30は、計測信号Swとして音波を発生するスピーカで構成されるため、信号発生回路212は、例えば電圧制御発振器(VCO:Voltage Control Oscillator)等の音声信号発生回路を含むアナログシンセサイザに準じた構成とすることができる。 The signal generation circuit 212 drives the output unit 30 to generate the control signal S0 for generating the measurement signal Sw, based on the kinematic physical quantity calculated by the arithmetic circuit 211. In the present embodiment, since the output unit 30 is composed of a speaker that generates a sound wave as a measurement signal Sw, the signal generation circuit 212 is an analog including an audio signal generation circuit such as a voltage control oscillator (VCO), for example. The configuration can be similar to that of a synthesizer.

信号発生回路212は、上記複数の運動学的物理量から選択された1の運動学的物理量(第1の運動学的物理量)に対応する第1の計測信号(S1)と、他の任意の1又は複数の運動学的物理量(第2の運動学的物理量)に対応する第2の計測信号(S2)とを生成する。そして信号発生回路212は、第1の計測信号(S1)を第2の計測信号(S2)で変調した変調信号を制御信号S0として生成する変調部として構成される。第2の計測信号S2は、第1の計測信号S1に関係づけられた発振周波数や音階、音色等を変調するように構成される。
典型的には、第1の計測信号S1(接線速度)が大きいほど高い音階の音声信号が出力され、第2の計測信号S2(法線加速度、仰角等)が大きいほど、ビブラート等の変調成分が強くかかるように構成される。
The signal generation circuit 212 includes a first measurement signal (S1) corresponding to one kinematic physical quantity (first kinematic physical quantity) selected from the plurality of kinematic physical quantities, and any other one. Alternatively, a second measurement signal (S2) corresponding to a plurality of kinematic physical quantities (second kinematic physical quantity) is generated. The signal generation circuit 212 is configured as a modulation unit that generates a modulation signal obtained by modulating the first measurement signal (S1) with the second measurement signal (S2) as a control signal S0. The second measurement signal S2 is configured to modulate the oscillation frequency, scale, timbre, etc. associated with the first measurement signal S1.
Typically, the larger the first measurement signal S1 (tangential velocity), the higher the scale of the audio signal is output, and the larger the second measurement signal S2 (normal acceleration, elevation angle, etc.), the more the modulation component such as vibrato. Is configured to be strongly applied.

本実施形態では、上述のように、第1の運動学的特徴量としてセンサの接線速度(vt)が参照され、第2の運動学的物理量としてセンサの法線加速度(an)、あるいは、センサの法線加速度(an)及び仰角(Vθ)が参照される。したがって、例えば、センサデバイス1Aの運動が直線的な動きである場合には、第1の計測信号S1を基本とする制御信号S0が生成される。一方、センサデバイス1Aの運動が円運動や楕円運動等の曲線的な動きを伴う場合には、第1の計測信号S1が第2の計測信号S2で変調された制御信号S0が生成される(図11A,B参照)。In the present embodiment, as described above, are referred to the tangential velocity of the sensor as a first kinematic feature quantity (v t) is a second kinematic physical quantity as a sensor of the normal acceleration (a n), or , normal acceleration sensor (a n) and elevation (V theta) is referred to. Therefore, for example, when the motion of the sensor device 1A is a linear motion, a control signal S0 based on the first measurement signal S1 is generated. On the other hand, when the motion of the sensor device 1A is accompanied by a curvilinear motion such as a circular motion or an elliptical motion, a control signal S0 in which the first measurement signal S1 is modulated by the second measurement signal S2 is generated ( See FIGS. 11A and 11A and B).

なお信号発生回路212は制御部20に設けられる例に限られず、後述するように出力部30に設けられてもよい。 The signal generation circuit 212 is not limited to the example provided in the control unit 20, and may be provided in the output unit 30 as described later.

(信号発生回路の構成例1)
図12は、信号発生回路212の一構成例を示す運動計測システム105のブロック図である。
(Configuration example of signal generation circuit 1)
FIG. 12 is a block diagram of the motion measurement system 105 showing a configuration example of the signal generation circuit 212.

信号発生回路212は、加算器121と、電圧制御発振部(VCO:Voltage-Controlled Oscillator)122と、電圧制御フィルタ(VCF:Voltage-Controlled Filter)123と、電圧制御アンプ(VCA:Voltage-Controlled Amplifier)124と、演算部125とを有する。 The signal generation circuit 212 includes an adder 121, a voltage controlled oscillator (VCO: Voltage-Controlled Oscillator) 122, a voltage controlled filter (VCF: Voltage-Controlled Filter) 123, and a voltage controlled amplifier (VCA: Voltage-Controlled Amplifier). ) 124 and a calculation unit 125.

加算器121は、絶対値算出回路114(図6、図7参照)から出力される第1の計測信号S1(接線速度(vt)に対応する信号)と、法線方向加速度絶対値算出回路116(図8、図9参照)から出力される第2の計測信号S2a(法線加速度(an)に対応する信号)とを加算することで、第2の計測信号S2aによって第1の計測信号S1を変調する。電圧制御発振部122は、加算器121の出力に基づいて発振する。電圧制御フィルタ123は、電圧制御発振器122の出力(例えば音色)を、第2の計測信号S2b(運動仰角(φ)に対応する信号)で変調する。電圧制御アンプ124は、電圧制御フィルタ123の出力を演算部125の出力(第1及び第2の計測信号S1,S2a,S2bに基づいて生成される信号)によって変調し、制御信号S0を生成する。演算部125は、動きのパターンや利用環境等に応じて最適化された音量に制御信号S0を調整するための電圧信号を電圧制御アンプ123へ出力する。 The adder 121 includes a first measurement signal S1 (a signal corresponding to the tangential velocity (v t )) output from the absolute value calculation circuit 114 (see FIGS. 6 and 7) and a normal acceleration absolute value calculation circuit. 116 (see FIGS. 8 and 9) by adding the (signal corresponding to the normal acceleration (a n)) and a second measurement signal S2a output from the first measurement by the second measurement signal S2a Modulate signal S1. The voltage controlled oscillator 122 oscillates based on the output of the adder 121. The voltage control filter 123 modulates the output (for example, timbre) of the voltage controlled oscillator 122 with the second measurement signal S2b (the signal corresponding to the motion elevation angle (φ)). The voltage control amplifier 124 modulates the output of the voltage control filter 123 by the output of the calculation unit 125 (signals generated based on the first and second measurement signals S1, S2a, S2b) to generate the control signal S0. .. The calculation unit 125 outputs a voltage signal for adjusting the control signal S0 to a volume optimized according to a movement pattern, a usage environment, and the like to the voltage control amplifier 123.

(信号発生回路の構成例2)
図13は、信号発生回路212の他の構成例を示す運動計測システム106のブロック図である。なお図13において図12と対応する部分については同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。
(Structure example 2 of signal generation circuit)
FIG. 13 is a block diagram of the motion measurement system 106 showing another configuration example of the signal generation circuit 212. In FIG. 13, the parts corresponding to those in FIG. 12 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

信号発生回路212は、LFO(Low Frequency Oscillator)126a〜126cをさらに有する。LFO126aは、加算器121における第2の計測信号S2aの入力段に設けられ、法線加速度(an)に基づいて、例えば「ビブラート」の周波数または強度を変調する。LFO126bは、電圧制御フィルタ123における第2の計測信号S2bの入力段に設けられ、運動仰角(φ)に基づいて、例えば「ワウ」の周波数または強度を変調する。LFO126cは、電圧制御アンプ124における演算回路125の入力段に設けられ、動きのパターン、利用環境等に基づいて、例えば「トレモロ」の周波数または強度を変調する。The signal generation circuit 212 further includes an LFO (Low Frequency Oscillator) 126a to 126c. LFO126a is provided at the input stage of the second measurement signal S2a in the adder 121, based on the normal acceleration (a n), for example, to modulate the frequency or intensity of the "vibrato". The LFO 126b is provided at the input stage of the second measurement signal S2b in the voltage control filter 123, and modulates, for example, the frequency or intensity of “wah” based on the motion elevation angle (φ). The LFO 126c is provided in the input stage of the arithmetic circuit 125 in the voltage control amplifier 124, and modulates, for example, the frequency or intensity of the “tremolo” based on the movement pattern, the usage environment, and the like.

信号発生回路212は、上述の例に限られず、例えば上記の構成に代えて又は加えて、ノイズやプログラム済の音声データを重畳したり、EG(Envelop Generator)を追加したり、エフェクタを追加したりする回路が用いられてもよい。 The signal generation circuit 212 is not limited to the above example, and for example, in place of or in addition to the above configuration, noise or programmed voice data is superimposed, an EG (Envelop Generator) is added, or an effector is added. A circuit may be used.

[運動計測システムの動作]
続いて、以上のように構成される運動計測システム1の典型的な動作について説明する。図14は、運動計測システム1の動作例を説明するフローチャートである。ここでは、図7及び図9を参照して説明した運動計測システム102,104を例に挙げて説明する。
[Operation of motion measurement system]
Subsequently, a typical operation of the motion measurement system 1 configured as described above will be described. FIG. 14 is a flowchart illustrating an operation example of the motion measurement system 1. Here, the motion measurement systems 102 and 104 described with reference to FIGS. 7 and 9 will be described as an example.

電源投入等によりシステムが起動すると、センサデバイス1Aは、加速度センサユニット12及び角速度センサユニット13によってセンサデバイス1Aのローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)及び角速度成分(ωx、ωy、ωz)を検出する(ステップ101)。検出された加速度成分及び角速度成分は、速度関連情報Voとして制御部20の特徴量抽出部21(演算部211)へ出力される。When the power-on or the like system starts, the sensor device 1A includes an acceleration component in the local coordinate system of the sensor device 1A by the acceleration sensor unit 12 and the angular velocity sensor unit 13 (a x, a y, a z) and the angular velocity component (omega x , Ω y , ω z ) (step 101). The detected acceleration component and angular velocity component are output as velocity-related information Vo to the feature amount extraction unit 21 (calculation unit 211) of the control unit 20.

特徴量抽出部21(演算部211)へ供給された速度関連情報Voは、角度計算回路111によって回転角が検出され(ステップ102)、さらに座標回転回路112によってローカル座標系における加速度成分(ax、ay、az)がグローバル座標系における加速度成分(aX、aY、aZ)に座標変換される(ステップ103)。Speed related information Vo supplied to the feature amount extraction unit 21 (operation unit 211), the rotation angle by the angle calculating circuit 111 is detected (step 102), the acceleration component in the local coordinate system further by the coordinate rotation circuit 112 (a x , A y , a z ) are coordinate-transformed into acceleration components (a X , a Y , a Z ) in the global coordinate system (step 103).

続いて特徴量抽出部21(演算部211)は、加速度成分(aX、aY、aZ)を積分器113にかけてグローバル座標系における速度成分(vX、vY、vZ)を算出し、運動特徴量を抽出する(ステップ106)。このとき、各軸の加速度成分(aX、aY、aZ)の絶対値が所定値εより大きいか否かを判定し、所定値ε以下の場合には積分器113をリセットしてから運動特徴量を抽出する(ステップ104〜106)。所定値εは、加速度センサ、角速度センサ、アナログ回路等の誤差(ノイズ、オフセット)により決まる測定限界に基づいて設定される。これにより、加速度の絶対値が所定位置ε以下の場合において、積分誤差の影響を抑えた高精度な運動特徴量の抽出が可能となる。この処理は、座標軸毎に独立して実行してもよいし、座標軸毎の値の二乗の総和の平方根(√(aX +aY +aZ ))から求めた、3次元空間における加速度の絶対値を元に判定してもよい。Subsequently, the feature extraction unit 21 (calculation unit 211) applies the acceleration components (a X , a Y , a Z ) to the integrator 113 to calculate the velocity components (v X , v Y , v Z ) in the global coordinate system. , The motor feature amount is extracted (step 106). At this time, it is determined whether or not the absolute value of the acceleration components (a X , a Y , a Z ) of each axis is larger than the predetermined value ε, and if it is equal to or less than the predetermined value ε, the integrator 113 is reset. The motor features are extracted (steps 104 to 106). The predetermined value ε is set based on the measurement limit determined by the error (noise, offset) of the acceleration sensor, the angular velocity sensor, the analog circuit, or the like. As a result, when the absolute value of the acceleration is equal to or less than the predetermined position ε, it is possible to extract the motion feature amount with high accuracy while suppressing the influence of the integration error. This process may be executed independently for each coordinate axis, or the acceleration in the three-dimensional space obtained from the square root of the sum of the squares of the values for each coordinate axis (√ (a X 2 + a Y 2 + a Z 2)). The judgment may be made based on the absolute value of.

演算部211は、絶対値算出回路114により第1の運動学的物理量としてセンサデバイス1Aの接線速度(vt)を含む運動特徴量を抽出し、これに対応する第1の計測信号S1を信号発生回路212へ出力する。信号発生回路212は、第1の計測信号S1に応じた音声信号(制御信号S0)を生成し、これを出力部30へ出力して計測信号Swを発生させる(ステップ107,108、図9)。 The calculation unit 211 extracts a kinematic feature quantity including the tangential velocity (v t ) of the sensor device 1A as the first kinematic physical quantity by the absolute value calculation circuit 114, and signals the corresponding first measurement signal S1. Output to the generation circuit 212. The signal generation circuit 212 generates an audio signal (control signal S0) corresponding to the first measurement signal S1 and outputs the audio signal (control signal S0) to the output unit 30 to generate the measurement signal Sw (steps 107, 108, FIG. 9). ..

演算部211はさらに、第2の運動学的物理量としてセンサデバイス1Aの法線加速度(an)及び運動仰角(φ)を算出し、これらに対応する第2の計測信号S2a,S2bを信号発生回路212へ出力する。信号発生回路212は、第2の計測信号S2a,S2bに応じて第1の計測信号S1を変調し、変調された制御信号S0を出力部30へ出力する。これにより、接線速度(vt)に対応付けられた音波の周波数、音色、強度等が、法線加速度(an)及び運動仰角(φ)に応じて変調される(ステップ107,108、図9)。Arithmetic unit 211 further includes a second kinematic physical quantity calculating normals acceleration sensor device 1A (a n) and motion elevation (phi) as a second measurement signal S2a corresponding to these, S2b signal generator Output to circuit 212. The signal generation circuit 212 modulates the first measurement signal S1 according to the second measurement signals S2a and S2b, and outputs the modulated control signal S0 to the output unit 30. Thus, the frequency of the sound waves associated with the tangential velocity (v t), tone, intensity, etc. is modulated in accordance with the normal acceleration (a n) and motion elevation (phi) (step 107 and 108, FIG. 9).

特徴量抽出部21において抽出された各種の運動学的物理量は、必要に応じて、運動認識部22における特定の運動パターンの有無の抽出等に参照され、あるいは、端末装置1Bの表示部407に所定の形態で表示され、メモリ402に記録される(図5参照)。表示部407における表示形態としては、例えば、所定の運動学的物理量の時間変化を表す波形やログの表示が挙げられ、メモリ402には上記ログが取り込まれる。表示部407に表示され、あるいはメモリ402に記録される運動学的物理量は、接線速度、法線加速度、運動仰角に限られず、角速度、接線加速度、水平加速度、鉛直加速度、水平速度、鉛直速度等の各種データが含まれてもよい。また、運動認識部22において特定の運動パターンの存在が認められた場合には、端末装置1Bのスピーカ408を介してアラームやアラート等の効果音を発するように構成されてもよい。 Various kinematic physical quantities extracted by the feature quantity extraction unit 21 are referred to as necessary for extraction of the presence or absence of a specific motion pattern in the motion recognition unit 22, or are displayed on the display unit 407 of the terminal device 1B. It is displayed in a predetermined form and recorded in the memory 402 (see FIG. 5). Examples of the display form on the display unit 407 include the display of a waveform or a log representing a time change of a predetermined kinematic physical quantity, and the log is taken into the memory 402. The kinematic physical quantity displayed on the display unit 407 or recorded in the memory 402 is not limited to the tangential velocity, the normal acceleration, and the motion elevation angle, but is not limited to the tangential velocity, the tangential acceleration, the horizontal acceleration, the vertical acceleration, the horizontal velocity, the vertical velocity, etc. Various data may be included. Further, when the presence of a specific motion pattern is recognized in the motion recognition unit 22, the motion recognition unit 22 may be configured to emit a sound effect such as an alarm or an alert via the speaker 408 of the terminal device 1B.

上記処理は、システムが停止するまで上記所定のサンプリング周期で繰り返し実行される(ステップ109)。 The process is repeatedly executed in the predetermined sampling cycle until the system is stopped (step 109).

以上のように本実施形態によれば、ユーザUに取り付けられたセンサデバイス1Aの動きがユーザUに知覚可能な音声信号として出力されるため、ユーザUにとって検出対象の運動姿勢や軌道をより直感的に把握することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the movement of the sensor device 1A attached to the user U is output as a perceptible audio signal to the user U, the user U can more intuitively understand the motion posture and the trajectory to be detected. Can be grasped.

例えば図2に示すピッチング練習において、センサデバイス1Aが取り付けられる腕の接線速度が大きくなるほど高い音階の音が動作後に又は動作中に出力されることで、当該音によってユーザが自身の投球スピード(腕を振る速度)をリアルタイムで把握することができる。また、出力される音の違いによって、練習仲間や指導者等の他者による動作との比較等を直感的に行うことができる。さらに、目標とする接線速度に到達したかどうかの判定やユーザ自身の調子、投球フォームの確認等が容易に行えるようになる。 For example, in the pitching practice shown in FIG. 2, as the tangential velocity of the arm to which the sensor device 1A is attached increases, a sound with a higher scale is output after or during the operation, and the user can use the sound to output his / her own pitching speed (arm). You can grasp the speed of shaking) in real time. In addition, depending on the difference in the output sound, it is possible to intuitively compare the movement with the movement by another person such as a practicing companion or an instructor. Further, it becomes possible to easily determine whether or not the target tangential velocity has been reached, check the user's own condition, and confirm the throwing form.

以下、図15〜図19を参照して、ピッチング練習するユーザUの腕に取り付けられたセンサデバイス1Aにおいて計測される各種物理量の時間変化について説明する。
なお説明を容易にするため、運動の軌道、速度、加速度、座標系は同一平面(XZ平面)上にあるものとし、運動は軌道半径(r)1mの円運動、運動開始から運動終了までの一連の動作時間(図15におけるセンサデバイス1AのA位置からB位置までの移動時間)は1秒とする。
Hereinafter, changes in various physical quantities measured by the sensor device 1A attached to the arm of the user U who practices pitching will be described with reference to FIGS. 15 to 19.
For the sake of simplicity, the trajectory, speed, acceleration, and coordinate system of the motion are assumed to be on the same plane (XZ plane), and the motion is a circular motion with a trajectory radius (r) of 1 m, from the start to the end of the motion. The series of operation time (movement time from the A position to the B position of the sensor device 1A in FIG. 15) is 1 second.

図16Aに、図15の(4)式で算出される接線速度(vt)を示す。接線速度(vt)は、センサデバイス1Aの移動方向の速度に相当する。接線速度(vt)と移動距離(L)、角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)との関係は、同図の(5)〜(8)式で表される。図16B,Cに、(6)〜(8)式で算出された角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)をそれぞれ示す。角速度(ω)は、図15に示す反時計まわりを正とした。FIG. 16A shows the tangential velocity (v t ) calculated by the equation (4) of FIG. The tangential velocity (v t ) corresponds to the velocity in the moving direction of the sensor device 1A. Table tangential velocity (v t) and moving distance (L), the angular velocity (omega), the relationship between tangential acceleration (a t) and the normal acceleration (a n), the figure (5) - (8) Will be done. FIG. 16B, and C, shows (6) to (8) angular velocity (omega) which is calculated by the formula, the tangential acceleration (a t) and the normal acceleration (a n), respectively. The angular velocity (ω) was positive in the counterclockwise direction shown in FIG.

図17A,Bは、それぞれ、センサデバイス1Aで取得される速度関連情報Voから算出される水平・鉛直加速度(aX、aZ)及び水平・鉛直速度(vX、vZ)の時間変化の一例を示している。
水平加速度(aX)及び鉛直加速度(aZ)は、図16B,Cの角速度(ω)、接線加速度(at)及び法線加速度(an)から算出されたグローバル座標系における水平方向及び鉛直方向の加速度である。水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)は、図17Aの水平加速度(aX)及び鉛直加速度(aZ)をそれぞれ時間積分して得られた、グローバル座標系における水平方向及び鉛直方向の速度である。
17A and 17B show the time change of the horizontal / vertical acceleration (a X , a Z ) and the horizontal / vertical velocity (v X , v Z ) calculated from the velocity-related information Vo acquired by the sensor device 1A, respectively. An example is shown.
Horizontal acceleration (a X) and vertical acceleration (a Z) is FIG 16B, C of the angular velocity (omega), the horizontal and in the global coordinate system calculated from the tangential acceleration (a t) and the normal acceleration (a n) It is the acceleration in the vertical direction. The horizontal velocity (v X ) and the vertical velocity (v Z ) are the horizontal and vertical directions in the global coordinate system obtained by time-integrating the horizontal acceleration (a X ) and the vertical acceleration (a Z) in FIG. 17A, respectively. The speed of.

図17Cは、図17Bの水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)から求められた接線速度の計測値(vt, meas)である。水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)のベクトル和の絶対値測定が正しければ、接線速度の計測値(vt, meas)は、図16Aに示した接線速度(vt)と一致することになる。FIG. 17C is a measured value (v t, meas ) of the tangential velocity obtained from the horizontal velocity (v X ) and the vertical velocity (v Z) of FIG. 17B. If the absolute value measurement of the vector sum of the horizontal velocity (v X ) and the vertical velocity (v Z ) is correct, the measured value of the tangential velocity (v t, meas ) matches the tangential velocity (v t ) shown in FIG. 16A. Will be done.

図18Aは、図17A,Bの水平加速度(aX)、鉛直加速度(aZ)、水平速度(vX)及び鉛直速度(vZ)から得られる法線加速度の計測値(an, meas)であり、図16Cに示した法線加速度(an)に相当する。 FIG. 18A is a measurement value (an, meas ) of the normal acceleration obtained from the horizontal acceleration (a X ), the vertical acceleration (a Z ), the horizontal velocity (v X ), and the vertical velocity (v Z ) of FIGS. 17A and 17B. ), and corresponds to a normal acceleration (a n) shown in FIG. 16C.

図18Bは、接線速度の計測値(vt, meas)に法線加速度の計測値(an, meas)を加算する様子を示すVCO(信号発生回路212における電圧制御発振器122に相当)の入力成分波形を示している。ここでは、10Hzの正弦波を法線加速度の計測値(an, meas)で振幅変調してスケーリングしたときの様子を示している。FIG. 18B shows the input of the VCO (corresponding to the voltage controlled oscillator 122 in the signal generation circuit 212) showing how the measured value of the normal acceleration (an , meas ) is added to the measured value of the tangential velocity (v t, meas). The component waveform is shown. Here, a state when a 10 Hz sine wave is amplitude-modulated with a measured value of normal acceleration (an, meas ) and scaled is shown.

図18Cは、図18BにおけるVCOの周波数(fvco)の時間変化を示している。法線加速度の大きさによってビブラートが強くかかる様子がわかる。図19は、VCOの入出力特性の一例を示している。fvco=440Hz×2VCO入力/5の関係にある。例えば、静止時のfvcoを440Hz、目標とする接線速度の到達時のfvcoを880Hzとすると、目標到達時にちょうど1オクターブ高い音が出ることになる。FIG. 18C shows the time variation of the VCO frequency (fvco) in FIG. 18B. It can be seen that vibrato is strongly applied depending on the magnitude of normal acceleration. FIG. 19 shows an example of the input / output characteristics of the VCO. There is a relationship of fvco = 440Hz x 2 VCO input / 5. For example, if the fvco at rest is 440 Hz and the fvco at the time of reaching the target tangential velocity is 880 Hz, a sound that is exactly one octave higher will be output when the target is reached.

<第2の実施形態>
図20は、本技術の第2の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<Second embodiment>
FIG. 20 shows the configuration of the motion measurement system according to the second embodiment of the present technology.
Hereinafter, configurations different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

同図に示すように本実施形態の運動計測システム2は、第1の音声信号発生251と、第2の音声信号発生回路252と、運動有無認識回路253と、切替回路254とを有する点で、第1の実施形態と異なる。 As shown in the figure, the motion measurement system 2 of the present embodiment has a first audio signal generation 251 and a second audio signal generation circuit 252, a motion presence / absence recognition circuit 253, and a switching circuit 254. , Different from the first embodiment.

第1の音声信号発生回路251は、第1の実施形態において説明した信号発生回路212に相当する。第2の音声信号発生回路252は、第1の信号発生回路251から出力される信号とは異なる信号、例えばホワイトノイズ等の周波数、強度等が一定の音声信号を発生させる。 The first audio signal generation circuit 251 corresponds to the signal generation circuit 212 described in the first embodiment. The second audio signal generation circuit 252 generates a signal different from the signal output from the first signal generation circuit 251, for example, an audio signal having a constant frequency, intensity, etc. such as white noise.

運動有無認識回路253は、演算部211から出力される第1の計測信号S1(接線速度(vt))に基づいて、センサデバイス1Aの運動の有無を判定する回路であり、接線速度(vt)の大きさが所定値を超える場合は運動中、所定値以下の場合は静止していると判定する。切替回路254は、運動有無認識回路253によって制御され、センサデバイス1Aが運動中(運動あり)の場合は第1の音声信号発生回路251の出力を出力部30へ送信し、センサデバイス1Aが静止中(運動なし)の場合は第2の音声信号発生回路252の出力を出力部30へ送信する。The motion presence / absence recognition circuit 253 is a circuit that determines the presence / absence of motion of the sensor device 1A based on the first measurement signal S1 (tangential velocity (v t)) output from the calculation unit 211, and is a tangential velocity (v). If the magnitude of t) exceeds the predetermined value, it is determined to be exercising, and if it is less than the predetermined value, it is determined to be stationary. The switching circuit 254 is controlled by the motion presence / absence recognition circuit 253, and when the sensor device 1A is in motion (with motion), the output of the first audio signal generation circuit 251 is transmitted to the output unit 30, and the sensor device 1A is stationary. In the case of medium (no exercise), the output of the second audio signal generation circuit 252 is transmitted to the output unit 30.

図21は、運動計測システム2の典型的な動作例を示すフローチャートである。なお、図14と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。 FIG. 21 is a flowchart showing a typical operation example of the motion measurement system 2. The parts corresponding to FIG. 14 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

本実施形態の運動計測システム2は、演算部211において抽出された運動特徴量(接線速度(vt))の絶対値が所定値ηより大きいか否かを判定する(ステップ106a)。そして、運動特徴量の絶対値が所定値ηより大きい場合は第1の音声信号発生回路251の出力が出力部30へ送信され、所定値η以下の場合は、第1の音声信号発生回路251の出力に代わって第2の音声信号発生回路252の出力が出力部30へ送信される(ステップ107,107a)。The motion measurement system 2 of the present embodiment determines whether or not the absolute value of the motion feature amount (tangential velocity (v t )) extracted by the calculation unit 211 is larger than the predetermined value η (step 106a). Then, when the absolute value of the motion feature amount is larger than the predetermined value η, the output of the first audio signal generation circuit 251 is transmitted to the output unit 30, and when it is less than the predetermined value η, the first audio signal generation circuit 251 The output of the second audio signal generation circuit 252 is transmitted to the output unit 30 instead of the output of (steps 107, 107a).

所定値ηの値は特に限定されず、典型的には、運動の有無を判定できる適宜の値に設定される。これに限られず、所定値ηは、運動の程度を識別できる適宜の大きさに設定されてもよい。 The value of the predetermined value η is not particularly limited, and is typically set to an appropriate value capable of determining the presence or absence of exercise. Not limited to this, the predetermined value η may be set to an appropriate size that can identify the degree of exercise.

本実施形態においても上述の第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。特に本実施形態によれば、着目する特徴的運動の有無又はその程度に基づいて音声信号が切り替わるように構成されているため、ユーザUの静止時や計測すべき所定の一連の動作に入る前の状態での無意味な音声信号の発生を阻止することができる。 Also in this embodiment, the same effects as those in the first embodiment described above can be obtained. In particular, according to the present embodiment, since the audio signal is configured to be switched based on the presence or absence of the characteristic movement of interest or the degree thereof, the user U is stationary or before entering a predetermined series of movements to be measured. It is possible to prevent the generation of a meaningless audio signal in the state of.

なお、第2の音声信号発生回路252は、ホワイトノイズ等の音声信号を発生する代わりに、無音の信号を発生するように構成されてもよい。第2の音声信号発生回路252の設置を省略して、単に第1の音声信号発生回路251の出力の有無を切り替えるように構成することもできる。 The second audio signal generation circuit 252 may be configured to generate a silent signal instead of generating an audio signal such as white noise. It is also possible to omit the installation of the second audio signal generation circuit 252 and simply switch the presence / absence of the output of the first audio signal generation circuit 251.

<第3の実施形態>
図22は、本技術の第3の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<Third embodiment>
FIG. 22 shows the configuration of the motion measurement system according to the third embodiment of the present technology.
Hereinafter, configurations different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態の運動計測システム3は、信号発生回路212が出力部30に設けられている点で、第1の実施形態と異なる。本実施形態では、演算回路211において生成された第1及び第2の計測信号S1,S2(S2a,S2b)が出力部30に出力され、出力部30の信号発生回路212においてこれら計測信号に基づく制御信号S0が生成される。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 The motion measurement system 3 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the signal generation circuit 212 is provided in the output unit 30. In the present embodiment, the first and second measurement signals S1 and S2 (S2a, S2b) generated in the arithmetic circuit 211 are output to the output unit 30, and are based on these measurement signals in the signal generation circuit 212 of the output unit 30. The control signal S0 is generated. Even in such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

特に本実施形態によれば、信号発生回路212が出力部30に設けられているため、制御部20における演算負荷が軽減される。これによりセンサデバイス1Aの構築コストを抑えることができる。また、端末装置1BのCPU401(図4参照)を用いることで、演算負荷の大きい信号発生処理をより高速で行うことが可能となり、拡張性の高い音声信号をリアルタイムで提示することができるようになる。 In particular, according to the present embodiment, since the signal generation circuit 212 is provided in the output unit 30, the calculation load on the control unit 20 is reduced. As a result, the construction cost of the sensor device 1A can be suppressed. Further, by using the CPU 401 (see FIG. 4) of the terminal device 1B, it is possible to perform signal generation processing with a large calculation load at a higher speed, and to present a highly expandable audio signal in real time. Become.

<第4の実施形態>
図23は、本技術の第4の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<Fourth Embodiment>
FIG. 23 shows the configuration of the motion measurement system according to the fourth embodiment of the present technology.
Hereinafter, configurations different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態の運動計測システム4は、検出部10と制御部20と出力部30とがそれぞれ相互に無線等により通信可能に別個の機器で構成されている点で、第1の実施形態と異なる。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 The motion measurement system 4 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the detection unit 10, the control unit 20, and the output unit 30 are configured as separate devices so as to be able to communicate with each other wirelessly or the like. .. Even in such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

特に本実施形態によれば、検出部10をユーザUの検出部位(例えば腕)に取り付け、制御部20を検出部位とは別の部位(例えば腰部)に取り付ける等の使用形態が採用可能である。これにより、検出部10の筐体の小型化を図れるとともに、制御部20の機械的耐久性の設計仕様の緩和を図ることが可能となる。 In particular, according to the present embodiment, it is possible to adopt a usage embodiment in which the detection unit 10 is attached to the detection portion (for example, the arm) of the user U, and the control unit 20 is attached to a portion (for example, the lumbar region) different from the detection portion. .. As a result, the housing of the detection unit 10 can be miniaturized, and the design specifications of the mechanical durability of the control unit 20 can be relaxed.

<第5の実施形態>
図24は、本技術の第5の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 24 shows the configuration of the motion measurement system according to the fifth embodiment of the present technology.
Hereinafter, configurations different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態の運動計測システム5は、制御部20が出力部30とともに端末装置1Bに収容されている点で、第1の実施形態と異なる。この場合、制御部20は、検出部10との間で無線等により相互に通信可能に構成される。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 The motion measurement system 5 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the control unit 20 is housed in the terminal device 1B together with the output unit 30. In this case, the control unit 20 is configured to be able to communicate with the detection unit 10 by radio or the like. Even in such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

特に本実施形態によれば、検出部10のみがユーザU等の検出対象に取り付けられるため、第4の実施形態と同様に、検出部10の筐体の小型化を図れるとともに、制御部20の機械的耐久性の設計仕様の緩和を図ることが可能となる。 In particular, according to the present embodiment, since only the detection unit 10 is attached to the detection target such as the user U, the housing of the detection unit 10 can be miniaturized and the control unit 20 can be reduced in size as in the fourth embodiment. It is possible to relax the design specifications for mechanical durability.

<第6の実施形態>
図25は、本技術の第6の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<Sixth Embodiment>
FIG. 25 shows the configuration of the motion measurement system according to the sixth embodiment of the present technology.
Hereinafter, configurations different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態の運動計測システム6は、検出部10と制御部20が出力部30とが共通の筐体に収容された単一機器で構成されている点で、第1の実施形態と異なる。このような構成においても第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 The motion measurement system 6 of the present embodiment is different from the first embodiment in that the detection unit 10 and the control unit 20 are composed of a single device in which the output unit 30 is housed in a common housing. Even in such a configuration, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

特に本実施形態によれば、単一の機器で、運動の計測からその計測結果の出力を行うことができるため、より手軽に運動計測を行うことができる。また、当該機器の運動に応じた音声信号が出力されるため、当該機器自体を楽器として構成することも可能となる。 In particular, according to the present embodiment, since the measurement result can be output from the motion measurement with a single device, the motion measurement can be performed more easily. Further, since the audio signal corresponding to the movement of the device is output, the device itself can be configured as a musical instrument.

<第7の実施形態>
図26は、本技術の第7の実施形態に係る運動計測システムの構成を示している。
以下、第1の実施形態と異なる構成について主に説明し、第1の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。
<7th Embodiment>
FIG. 26 shows the configuration of the motion measurement system according to the seventh embodiment of the present technology.
Hereinafter, configurations different from those of the first embodiment will be mainly described, and the same configurations as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted or simplified.

本実施形態の運動計測システム7は、信号発生回路212の構成が上述の第1の実施形態と異なる。なお、検出部10、演算回路211及び出力部30の図示は省略している。 In the motion measurement system 7 of the present embodiment, the configuration of the signal generation circuit 212 is different from that of the first embodiment described above. The detection unit 10, the arithmetic circuit 211, and the output unit 30 are not shown.

本実施形態における信号発生回路212は、電圧制御フィルタ(VCF)271と、電圧制御アンプ(VCA)272と、演算部273a,273bとを有する。 The signal generation circuit 212 in the present embodiment includes a voltage control filter (VCF) 271, a voltage control amplifier (VCA) 272, and calculation units 273a and 273b.

電圧制御フィルタ271には、外部音源信号Saと演算部273aの出力とが入力される。外部音源信号Saとしては、例えば、楽器から出力される音声信号、マイク等で検出した音声信号、その他音源から取得した音声信号が挙げられる。演算部273a,273bにはそれぞれ第1及び第2の計測信号S1,S2a,S2bが入力され、これらに基づいて算出される出力信号を電圧制御フィルタ271及び電圧制御アンプ272へ出力することで、外部音源信号Saを変調する。電圧制御アンプ272は、電圧制御フィルタ271の出力信号を演算部273bの出力で変調し、制御信号S0を出力する。 The external sound source signal Sa and the output of the calculation unit 273a are input to the voltage control filter 271. Examples of the external sound source signal Sa include an audio signal output from a musical instrument, an audio signal detected by a microphone or the like, and an audio signal acquired from another sound source. The first and second measurement signals S1, S2a, and S2b are input to the calculation units 273a and 273b, respectively, and the output signals calculated based on these are output to the voltage control filter 271 and the voltage control amplifier 272, respectively. Modulates the external sound source signal Sa. The voltage control amplifier 272 modulates the output signal of the voltage control filter 271 with the output of the calculation unit 273b, and outputs the control signal S0.

以下、本実施形態の運動計測システム7の動作例を説明する。 Hereinafter, an operation example of the motion measurement system 7 of the present embodiment will be described.

(動作例1)
本実施形態の運動計測システム7は、例えば楽器の演奏者の身体の運動の計測に用いられる。この場合、外部音源信号Saには楽器から出力される音声信号が用いられる。検出部10は演奏者の身体の任意の部位に取り付けられ、出力部30は楽器と一体的にあるいは別機器として構成される。
(Operation example 1)
The motion measurement system 7 of the present embodiment is used, for example, to measure the body motion of a player of a musical instrument. In this case, the audio signal output from the musical instrument is used as the external sound source signal Sa. The detection unit 10 is attached to an arbitrary part of the performer's body, and the output unit 30 is configured integrally with the musical instrument or as a separate device.

運動計測システム7は、外部音源信号Saを基音として、身体の運動特徴量(接線速度、法線加速度、仰角等)の計測結果に応じて音色や音量が変化するように各演算部273a,273bの演算式が最適化される。一般に楽器演奏時では、楽器に触れていない身体部位も運動する。そこで当該運動特徴量に応じて発生する音を楽器音に重畳させることで、楽器単独では生成できない音を発生させる。これにより表現の幅が広がるとともに、楽器音に拡張性を付与することができる。 The motion measurement system 7 uses the external sound source signal Sa as the fundamental tone, and each calculation unit 273a, 273b changes the timbre and volume according to the measurement result of the motion feature amount (tangential velocity, normal acceleration, elevation angle, etc.) of the body. The arithmetic expression of is optimized. Generally, when playing a musical instrument, the body parts that are not in contact with the musical instrument also exercise. Therefore, by superimposing the sound generated according to the motion feature amount on the musical instrument sound, a sound that cannot be generated by the musical instrument alone is generated. As a result, the range of expression can be expanded, and the musical instrument sound can be given extensibility.

(動作例2)
本実施形態の運動計測システム7においては、例えば楽器練習に付随した使用が可能である。この場合、外部音源信号Saには楽器の演奏音をマイクで拾った信号が用いられる。検出部10は演奏者の身体の一部、例えば手指、腕等に取り付けられる。また、運動計測システム7は、演算部273a,273bへ許容運動誤差を調整する第3の信号S3が入力可能に構成される(図26)。
(Operation example 2)
In the motion measurement system 7 of the present embodiment, for example, it can be used in association with musical instrument practice. In this case, the signal picked up by the microphone is used as the external sound source signal Sa. The detection unit 10 is attached to a part of the performer's body, such as fingers and arms. Further, the motion measurement system 7 is configured so that a third signal S3 for adjusting the allowable motion error can be input to the calculation units 273a and 273b (FIG. 26).

運動計測システム7は、楽器演奏するユーザの手指等の運動を計測し、その運動特徴量を許容運動誤差値と比較して許容範囲を逸脱してなければ楽器音に相当する適切な音を出力し、逸脱していれば演奏者にそれとわかる程度に音色や音量に変化を加えた音を出力する。これにより、演奏に適した手指の運動を直感的に理解できるようになる。第3の信号S3はパラメータ調整等によってユーザが任意に設定可能に構成されてもよい。 The motion measurement system 7 measures the motion of the fingers and the like of the user playing the musical instrument, compares the motion feature amount with the permissible motion error value, and outputs an appropriate sound corresponding to the instrument sound if it does not deviate from the permissible range. However, if it deviates, it outputs a sound with a change in timbre and volume to the extent that the performer can recognize it. This makes it possible to intuitively understand the movements of the fingers suitable for playing. The third signal S3 may be configured to be arbitrarily set by the user by adjusting parameters or the like.

その他、会話や演説において、ジェスチャの運動特徴量に応じて音色や音量を変化させることが可能に構成されてもよい。これにより聞き手に対する印象を強くすることができる。さらに楽器演奏等においては繰り返し動作が多いことから、例えば動作例1,2において測定された運動特徴量をリアルタイムで用いるだけでなく、過去の運動特徴量データから演奏のクセ等をモデリングし、その定量的評価に基づいて音色や音量変化を与えてもよい。 In addition, in conversations and speeches, the timbre and volume may be changed according to the movement features of the gesture. This makes the impression on the listener stronger. Furthermore, since there are many repetitive movements in musical instrument performances, for example, not only the movement features measured in the movement examples 1 and 2 are used in real time, but also the habits of the performance are modeled from the past movement feature data, and the performance The tone color and volume may be changed based on the quantitative evaluation.

以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、種々変更を加え得ることは勿論である。 Although the embodiments of the present technology have been described above, the present technology is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made.

例えば以上の実施形態では、主として、ユーザのピッチング練習に適用される運動計測システムを例に挙げて説明したが、勿論これに限られず、ゴルフクラブやバット等の運動器具を用いた練習にも適用可能である。この場合、検出部はユーザに取り付けられてもよいし、運動器具に取り付けられてもよい。また、ダンスや舞踊等の稽古、ジェスチャを利用したコミュニケーション、動物の生態調査等にも本技術は適用可能である。 For example, in the above embodiments, the exercise measurement system applied to the user's pitching practice has been mainly described as an example, but the present invention is not limited to this, and of course, the exercise using exercise equipment such as a golf club or a bat is also applied. It is possible. In this case, the detection unit may be attached to the user or to the exercise equipment. In addition, this technology can be applied to lessons such as dance and dance, communication using gestures, and ecological surveys of animals.

また、端末装置1Bからセンサデバイス1Aの設定が変更可能に構成されてもよい。この場合、例えば、端末装置1Bから抽出すべき運動学的部物理量の種類を選択したり、第2の計測信号S2a,S2bによる変調機能を無効としたりしてもよい。 Further, the setting of the sensor device 1A may be changed from the terminal device 1B. In this case, for example, the type of kinematic physical quantity to be extracted from the terminal device 1B may be selected, or the modulation function by the second measurement signals S2a and S2b may be disabled.

さらに以上の実施形態では、主として、計測信号Swを音声信号として出力する例を説明したが、勿論これに限られず、光や振動等の他の信号を出力したり、音、光(照明)、振動等の信号を組み合わせて出力したりしてもよい。例えば、音で動きを表し、照明で姿勢や軌道を表すなど多彩な表現が適用可能である。 Further, in the above embodiments, an example of outputting the measurement signal Sw as an audio signal has been mainly described, but of course, the present invention is not limited to this, and other signals such as light and vibration can be output, and sound, light (lighting), and the like. Signals such as vibration may be combined and output. For example, various expressions such as sound representing movement and lighting representing posture and trajectory can be applied.

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1) 検出対象に取り付けられ、空間内で運動する前記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する検出部と、
前記速度関連情報に基づいて前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を出力する出力部と
を具備する運動計測装置。
(2)上記(1)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する
運動計測装置。
(3)上記(2)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記運動特徴量を抽出する演算部と、前記変調信号を生成する変調部とを有する
運動計測装置。
(4)上記(2)又は(3)に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の接線速度を前記第1の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
(5)上記(2)〜(4)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の加速度、法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを前記第2の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
(6)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として音波を発生することが可能な発音素子を含む
運動計測装置。
(7)上記(1)〜(5)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として光を発生することが可能な発光素子を含む
運動計測装置。
(8)上記(1)〜(7)のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含む
運動計測装置。
(9)上記(8)に記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットをさらに含む
運動計測装置。
(10) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する制御部
を具備する情報処理装置。
(11)上記(10)に記載の情報処理装置であって、
前記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備する
情報処理装置。
(12) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する出力部と
を具備する情報処理装置。
(13) 空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得し、
前記速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する
運動計測方法。
The present technology can have the following configurations.
(1) A detection unit that is attached to the detection target and detects speed-related information related to a time change in the speed of the detection target in the three axial directions that moves in space.
A control unit that extracts motion features including one or more kinematic physical quantities of the detection target based on the velocity-related information, and a control unit.
A motion measuring device including an output unit that outputs a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.
(2) The motion measuring device according to (1) above.
The control unit extracts the first kinematic physical quantity and the second kinematic physical quantity as the kinematic feature quantity, and outputs the first measurement signal corresponding to the first kinematic physical quantity to the second. Generates a modulated signal modulated by the second measurement signal corresponding to the kinematic physical quantity of
The output unit is a motion measuring device that generates the measurement signal based on the modulated signal.
(3) The motion measuring device according to (2) above.
The control unit is a motion measuring device having a calculation unit for extracting the motion feature amount and a modulation unit for generating the modulation signal.
(4) The motion measuring device according to (2) or (3) above.
The control unit is a motion measuring device that extracts the tangential velocity of the detection target as the first kinematic physical quantity.
(5) The motion measuring device according to any one of (2) to (4) above.
The control unit is a motion measuring device that extracts at least one of the acceleration, the normal acceleration, and the motion elevation angle of the detection target as the second kinematic physical quantity.
(6) The motion measuring device according to any one of (1) to (5) above.
The output unit is a motion measuring device including a sounding element capable of generating sound waves as the measurement signal.
(7) The motion measuring device according to any one of (1) to (5) above.
The output unit is a motion measuring device including a light emitting element capable of generating light as the measurement signal.
(8) The motion measuring device according to any one of (1) to (7) above.
The detection unit is a motion measuring device including an acceleration sensor unit that detects acceleration in the three axial directions.
(9) The motion measuring device according to (8) above.
The detection unit is a motion measuring device further including an angular velocity sensor unit that detects the angular velocity around the three axes.
(10) Based on the velocity-related information related to the temporal change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions, the motion feature quantity including one or more kinematic physical quantities of the detection target is extracted. An information processing device including a control unit that generates a control signal for controlling an output unit that can generate a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature quantity.
(11) The information processing apparatus according to (10) above.
An information processing device further comprising a detection unit for acquiring the speed-related information.
(12) Control to extract a motion feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities of the detection target based on the velocity-related information related to the time change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions. Department and
An information processing device including an output unit that generates a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.
(13) Acquire speed-related information related to the time change of the speed in the three axes of the detection target moving in space, and obtain the speed-related information.
Based on the velocity-related information, a kinematic feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities to be detected is extracted.
A motion measurement method that generates a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.

1〜7、101〜106…運動計測装置(運動計測システム)
1A…センサデバイス
1B…端末装置
10…検出部
12…加速度センサユニット
13…角速度センサユニット
20…制御部
21…特徴量抽出部
30…出力部
211…演算回路
212…信号発生回路
S0…制御信号
S1…第1の計測信号
S2a,S2b…第2の計測信号
Sw…計測信号
Vo…速度関連情報
1 to 7, 101 to 106 ... Exercise measuring device (exercise measuring system)
1A ... Sensor device 1B ... Terminal device 10 ... Detection unit 12 ... Accelerometer unit 13 ... Angle speed sensor unit 20 ... Control unit 21 ... Feature quantity extraction unit 30 ... Output unit 211 ... Calculation circuit 212 ... Signal generation circuit S0 ... Control signal S1 … First measurement signal S2a, S2b… Second measurement signal Sw… Measurement signal Vo… Speed-related information

Claims (12)

検出対象に取り付けられ、空間内で運動する前記検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を検出する検出部と、
前記速度関連情報に基づいて前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を出力する出力部と
を具備し、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する
運動計測装置。
A detection unit that is attached to the detection target and detects speed-related information related to the time change of the speed in the three axial directions of the detection target that moves in space.
A control unit that extracts motion features including one or more kinematic physical quantities of the detection target based on the velocity-related information, and a control unit.
It is provided with an output unit that outputs a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.
The control unit extracts the first kinematic physical quantity and the second kinematic physical quantity as the kinematic feature quantity, and outputs the first measurement signal corresponding to the first kinematic physical quantity to the second. Generates a modulated signal modulated by the second measurement signal corresponding to the kinematic physical quantity of
The output unit is a motion measuring device that generates the measurement signal based on the modulated signal.
請求項に記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記運動特徴量を抽出する演算部と、前記変調信号を生成する変調部とを有する
運動計測装置。
The motion measuring device according to claim 1.
The control unit is a motion measuring device having a calculation unit for extracting the motion feature amount and a modulation unit for generating the modulation signal.
請求項またはに記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の接線速度を前記第1の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
The motion measuring device according to claim 1 or 2.
The control unit is a motion measuring device that extracts the tangential velocity of the detection target as the first kinematic physical quantity.
請求項のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記制御部は、前記検出対象の加速度、法線加速度及び運動仰角の少なくとも1つを前記第2の運動学的物理量として抽出する
運動計測装置。
The motion measuring device according to any one of claims 1 to 3.
The control unit is a motion measuring device that extracts at least one of the acceleration, the normal acceleration, and the motion elevation angle of the detection target as the second kinematic physical quantity.
請求項1〜のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として音波を発生することが可能な発音素子を含む
運動計測装置。
The motion measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The output unit is a motion measuring device including a sounding element capable of generating sound waves as the measurement signal.
請求項1〜のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記出力部は、前記計測信号として光を発生することが可能な発光素子を含む
運動計測装置。
The motion measuring device according to any one of claims 1 to 4.
The output unit is a motion measuring device including a light emitting element capable of generating light as the measurement signal.
請求項1〜のいずれか1つに記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸方向の加速度を検出する加速度センサユニットを含む
運動計測装置。
The motion measuring device according to any one of claims 1 to 6.
The detection unit is a motion measuring device including an acceleration sensor unit that detects acceleration in the three axial directions.
請求項に記載の運動計測装置であって、
前記検出部は、前記3軸まわりの角速度を検出する角速度センサユニットをさらに含む
運動計測装置。
The motion measuring device according to claim 7.
The detection unit is a motion measuring device further including an angular velocity sensor unit that detects the angular velocity around the three axes.
空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出し、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成することが可能な出力部を制御するための制御信号を生成する制御部
を具備し、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した、前記計測信号を生成するための変調信号を生成する
情報処理装置。
Based on the velocity-related information related to the time change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions, the motion feature quantity including one or more kinematic physical quantities of the detection target is extracted, and the motion feature is extracted. It is equipped with a control unit that generates a control signal for controlling an output unit that can generate a perceptible measurement signal that changes according to a quantity.
The control unit extracts the first kinematic physical quantity and the second kinematic physical quantity as the kinematic feature quantity, and outputs the first measurement signal corresponding to the first kinematic physical quantity to the second. An information processing device that generates a modulated signal for generating the measurement signal, which is modulated by a second measurement signal corresponding to the kinematic physical quantity of the above.
請求項に記載の情報処理装置であって、
前記速度関連情報を取得する検出部をさらに具備する
情報処理装置。
The information processing device according to claim 9.
An information processing device further comprising a detection unit for acquiring the speed-related information.
空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量を抽出する制御部と、
前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する出力部と
を具備し、
前記制御部は、第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを前記運動特徴量として抽出し、前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記出力部は、前記変調信号に基づいて前記計測信号を生成する
情報処理装置。
A control unit that extracts a motion feature quantity including one or a plurality of kinematic physical quantities of the detection target based on the velocity-related information related to the time change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions.
It is provided with an output unit that generates a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount.
The control unit extracts the first kinematic physical quantity and the second kinematic physical quantity as the kinematic feature quantity, and outputs the first measurement signal corresponding to the first kinematic physical quantity to the second. Generates a modulated signal modulated by the second measurement signal corresponding to the kinematic physical quantity of
The output unit is an information processing device that generates the measurement signal based on the modulation signal.
空間内で運動する検出対象の3軸方向の速度の時間変化に関連する速度関連情報を取得し、
前記速度関連情報に基づいて、前記検出対象の1又は複数の運動学的物理量を含む運動特徴量として第1の運動学的物理量と第2の運動学的物理量とを抽出し、
前記第1の運動学的物理量に対応する第1の計測信号を前記第2の運動学的物理量に対応する第2の計測信号で変調した変調信号を生成し、
前記変調信号に基づいて、前記運動特徴量に応じて変化する知覚可能な計測信号を生成する
運動計測方法。
Acquires velocity-related information related to the temporal change of the velocity of the detection target moving in space in the three axial directions.
Based on the velocity-related information, a first kinematic physical quantity and a second kinematic physical quantity are extracted as kinematic feature quantities including one or a plurality of kinematic physical quantities to be detected.
A modulated signal obtained by modulating the first measurement signal corresponding to the first kinematic physical quantity with the second measurement signal corresponding to the second kinematic physical quantity is generated.
A motion measurement method that generates a perceptible measurement signal that changes according to the motion feature amount based on the modulated signal.
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